本研究利用新型設(shè)計(jì)制作的中試厭氧處理系統(tǒng)對(duì)工廠產(chǎn)生的餐廚垃圾廢液和廢渣進(jìn)行了處理。中試厭氧處理系統(tǒng)主要由800L高固反應(yīng)器(HighSolid Reactor)、200L緩沖罐和1000L新型升流式固體反應(yīng)器(UpflowSolidReactor)組成,其中新型USR反應(yīng)器是根據(jù)傳統(tǒng)升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)改進(jìn)而來,去除了傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器內(nèi)的三相分離器等構(gòu)件,采用空間結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)固液分離的目的。主要研究?jī)?nèi)容包括:新型USR反應(yīng)器的啟動(dòng)、進(jìn)料濃度對(duì)單相USR反應(yīng)器運(yùn)行影響、進(jìn)料含固率(TS)對(duì)兩相反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行影響、USR反應(yīng)器運(yùn)行過程中產(chǎn)甲烷菌群結(jié)構(gòu)變化和優(yōu)勢(shì)菌屬的變化。主要結(jié)果如下:(1)新型USR反應(yīng)器在在5%進(jìn)料濃度、1 kgCOD/(m3·d)有機(jī)負(fù)荷率(OLR)下啟動(dòng)運(yùn)行。運(yùn)行到第30天時(shí),反應(yīng)器內(nèi)pH、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度趨于穩(wěn)定,反應(yīng)器處理效率和產(chǎn)甲烷效率達(dá)到穩(wěn)定。(2)USR單相運(yùn)行中,當(dāng)進(jìn)料濃度為11%,運(yùn)行負(fù)荷6.7-7.3 kgCOD/(m3 ·d)。此條件下USR反應(yīng)器化學(xué)需氧量(COD)去除率達(dá)到82%以上,甲烷產(chǎn)率最高達(dá)到303L/kgCODremoval。進(jìn)料濃度達(dá)到 33.2%時(shí),OLR 到達(dá) 18 kgCOD/(m3·d)左右,此時(shí)USR反應(yīng)器內(nèi)VFA大量積累,pH變的不穩(wěn)定,COD去除率下降到50%以下,甲烷產(chǎn)率也最低下降到104L/kgCODremoval。(3)兩相厭氧體系運(yùn)行中,進(jìn)料含固率在6%以下時(shí),HSR對(duì)餐廚垃圾固體殘?jiān)コЧ黠@,可以保證進(jìn)入U(xiǎn)SR反應(yīng)器內(nèi)液體中固體含量小于1.5%,USR反應(yīng)器COD去除率也同樣保持在81%左右,甲烷產(chǎn)率最高達(dá)到291 L/kgCODremoval。當(dāng)原料TS大于6%時(shí),HSR對(duì)餐廚垃圾殘?jiān)幚硇Ч?排液TS達(dá)到1.8%以上,同時(shí)USR反應(yīng)器COD去除率和甲烷產(chǎn)率也受到影響,出現(xiàn)明顯的降低。原料含固率的上升對(duì)反應(yīng)體系顯示出了明顯的抑制作用。(4)利用高通量測(cè)序技術(shù)分析反應(yīng)器內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)菌屬。發(fā)現(xiàn)在進(jìn)料濃度不同的情況下,反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷群架的結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)菌屬都發(fā)生了變化,當(dāng)Methanosaeta(甲烷絲菌屬)為USR反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌屬時(shí),反應(yīng)器處理效率和甲烷產(chǎn)率都比Methanospirillum(甲烷螺菌屬)為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷菌屬時(shí)要高。建立Methanosaeta為優(yōu)勢(shì)菌屬的條件為反應(yīng)器負(fù)荷為6.7-7.3 kgCOD/(m3·d)、VFA濃度低于300mg/L,TS含量為 2.2-2.5%。
【學(xué)位單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S216.4;X799
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 餐廚垃圾概述
    1.2 餐廚垃圾特性
    1.3 餐廚垃圾的管理現(xiàn)狀
    1.4 餐廚垃圾處理技術(shù)
        1.4.1 非資源化處理技術(shù)
        1.4.2 資源化處理技術(shù)
    1.5 厭氧消化技術(shù)
        1.5.1 厭氧消化原理
        1.5.2 厭氧消化微生物學(xué)
        1.5.3 厭氧消化過程物質(zhì)的降解
        1.5.4 厭氧消化工藝
        1.5.5 厭氧消化反應(yīng)器
        1.5.6 厭氧消化影響因素
    1.6 高通量測(cè)序技術(shù)
        1.6.1 高通量測(cè)序技術(shù)的原理
        1.6.2 高通量測(cè)序技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
        1.6.3 高通量測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用
    1.7 研究目的,意義及研究?jī)?nèi)容
        1.7.1 研究的目的及意義
        1.7.2 研究?jī)?nèi)容
2 材料與方法
    2.1 材料
        2.1.1 儀器
        2.1.2 試劑
        2.1.3 厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)
        2.1.4 餐廚垃圾和接種污泥
    2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.2.1 USR反應(yīng)器的啟動(dòng)
        2.2.2 USR反應(yīng)器的運(yùn)行
        2.2.3 HSR和USR反應(yīng)器的聯(lián)合運(yùn)行
    2.3 分析方法
        2.3.1 pH的測(cè)定
        2.3.2 TS的測(cè)定
        2.3.3 COD的測(cè)定
        2.3.4 SVI的測(cè)定
        2.3.5 VFA的測(cè)定
        2.3.6 沼氣產(chǎn)量及甲烷含量的測(cè)定
    2.4 USR反應(yīng)器菌群分析
        2.4.1 污泥樣品中DNA的提取
        2.4.2 DNA樣品的質(zhì)量檢測(cè)
        2.4.3 高通量測(cè)序
        2.4.4 序列的篩選
        2.4.5 測(cè)序數(shù)據(jù)分析
3 結(jié)果與討論
    3.1 升流式固體反應(yīng)器（USR）反應(yīng)器啟動(dòng)過程
        3.1.1 USR反應(yīng)器啟動(dòng)過程中COD變化情況
        3.1.2 USR反應(yīng)器啟動(dòng)過程中TS和pH的變化情況
        3.1.3 USR反應(yīng)器啟動(dòng)過程中甲烷產(chǎn)量和甲烷產(chǎn)率的變化情況
    3.2 升流式固體反應(yīng)器（USR）單相運(yùn)行
        3.2.1 進(jìn)料濃度對(duì)USR反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)負(fù)荷率和對(duì)COD去除率的影響
        3.2.2 進(jìn)料濃度對(duì)USR反應(yīng)器內(nèi)VFA和pH變化情況
        3.2.3 進(jìn)料濃度對(duì)USR反應(yīng)器內(nèi)TS和SVI的變化情況
        3.2.4 進(jìn)料濃度對(duì)USR反應(yīng)器內(nèi)甲烷產(chǎn)率的變化情況
    3.3 兩相高固反應(yīng)器（HSR）和升流式固體反應(yīng)器（USR）的聯(lián)合運(yùn)行
        3.3.1 進(jìn)料含固率對(duì)HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)COD去除率和OLR的變化情況
        3.3.2 進(jìn)料含固率對(duì)HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)VFA和pH的變化情況
        3.3.3 進(jìn)料含固率對(duì)HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)TS和SVI的變化情況
        3.3.4 進(jìn)料含固率對(duì)HSR和USR反應(yīng)器內(nèi)甲烷產(chǎn)率的變化情況
    3.4 單相USR反應(yīng)器古菌菌群分析
        3.4.1 OTU聚類展示
        3.4.2 進(jìn)化關(guān)系分析
        3.4.3 菌落結(jié)構(gòu)分析
        3.4.4 屬水平上菌屬豐度類分析
        3.4.5 相關(guān)性分析
4 結(jié)論
5 展望
6 參考文獻(xiàn)
7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況
8 致謝

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本文編號(hào)：2873194